شارژ ساعت هوشمند با انرژی بدن امکان‌پذیر می‌شود. دانشمندان سنگاپوری پارچه‌ای می‌سازند که انرژی مورد نیاز ساعت هوشمند را از بدن تأمین می‌کند.
شارژ ساعت هوشمند با انرژی بدن چگونه ممکن است؟
دانشمندان سنگاپوری به پدیده‌ای که ما در فیلم‌های علمی تخیلی دیده‌ایم بسیار نزدیک شده‌اند. آنها پارچه‌ای ساخته‌اند که شما فقط باید آن را لمس کنید، فشار دهید، کش دهید یا حتی بپوشید، سپس این پارچه انرژی مورد نیاز برای کار دستگاه‌های هوشمند کوچک را از حرکات بدن شما تأمین می‌کند.
این ماده جدید هم در حین تغییر شکل، یعنی فشار یا کشش، و هم در هنگام تماس یا اصطکاک با سطوح دیگر مانند پوست، تنش‌های الکتریکی ایجاد می‌کند. در حالت اول پدیده در اصطلاح علمی پیزوالکتریک و در حالت دوم پدیده تریبوالکتریک نامیده می‌شود.
نتایج آزمایشی که اثربخشی نمونه اولیه را اثبات می‌کند توسط مجله علمی معروف Advanced Materials انتشار پیدا کرده است. کافی است روی یک تکه پارچه سه در چهار سانتی متری ضربه بزنید تا انرژی کافی برای روشن کردن 100 لامپ ال ای دی تأمین شود. مطابق نتایج این آزمایش، فشار دادن، شستشو یا خم کردن پارچه باعث تخریب مواد یا کاهش عملکرد آن در تولید انرژی نشده است.
لباس‌های هوشمند حتی با شستشو ماه‌ها دوام می‌آورند.
اگرچه دانشمندان سنگاپوری عمر این ماده را تنها برای پنج ماه تخمین زده‌اند، اما خروجی تولید برق حتی پس از آن زمان نیز تغییر نکرده و امکان‌پذیر است. بنابراین مهندسان تصور می‌کنند که این انرژی پس از آن مدت طولانی هم دوام خواهد آورد.
این پارچه را می‌توان عمدتاً برای ساعت‌های هوشمند و ردیاب‌های تناسب اندام استفاده کرد که باید هر یک یا دو روز یکبار شارژ شوند. پس می‌توان این اختراع را محصولی برای استفاده طولانی مدت دانست. این ماده قبلاً پتانسیل خود را برای تولید “پوشیدنی‌های هوشمند” ثابت کرده است و حتی میتواند عمر باتری‌های موجود را افزایش دهد.
این ماده هم‌چنین میتواند سکوی پرشی برای توسعه دستگاه‌های قابل حمل خودکار و خودشارژ جدید باشد.
پروفسور لی پو سی، محقق ارشد این تحقیق، گفت: “تلاش‌های زیادی برای تولید پارچه‌ها یا لباس‌هایی که از حرکات بدن انرژی می‌گیرند، صورت گرفته است.
او که در NTU در سنگاپور مواد را مطالعه می‌کند، در گفتگو با خبرنگاران Science Daily افزود: “با این حال، کار دشوار همیشه تولید چیزی بوده است که عملکرد شستشوی لباس‌ها را مختل نکند و در عین حال بهره‌وری انرژی عالی داشته باشد.”
پروفسور مذکور اذعان می‌نماید: “ما در مطالعه خود ثابت نموده‌ایم که نمونه اولیه ما پس از شستشو یا ایجاد چروک هم‌چنان به خوبی کار می‌کند. من فکر می‌کنم می‌توان آن را در تی‌شرت‌ها بافت یا به زیر کفش اضافه کرد، از هر جایی که از کوچک‌ترین حرکات بدن بتوان انرژی گرفت و مثلاً آن را به تلفن‌های همراه انتقال داد.
انسان به عنوان یک شارژر برای دستگاه‌های هوشمند خود
البته مرحله مهم دیگری نیز وجود دارد که شارژ گوشی‌های هوشمند است. باتری ساعت‌ها و دستبندها معمولاً به اندازه کافی دارای ظرفیت هستند، به عنوان مثال، با ظرفیت 40 میلی آمپر ساعت. اما برای تلفن‌های هوشمند، این میزان در حال حاضر 2200 میلی آمپر ساعت است. بنابراین شارژرهای آنها با جریان بسیار بالاتری کار می‌کنند. دانشگاه فنی سنگاپور در حال حاضر روی راه حلی برای آنها کار می‌کند. برای ایجاد یک ماده مؤثرتر، باید نه تنها طراحی مواد، بلکه ساختار را نیز بهینه نمود. با این حال، امروز این مسئله در حال بررسی است که فرضاً انرژی را از چه فعالیت‌ها و جنبش‌های دیگری می‌توان «استخراج» کرد.
بخش کلیدی این ماده، الکترود سیم پیچی شده است که دانشمندان سنگاپور آن را با فناوری مخصوصی شبیه به چاپ سیلک یا چاپ روی صفحه یا پارچه (Screen Printing) ساخته‌اند. آنها از نقره و ماده‌ای دیگر به نام “الاستومر ترموپلاستیک SEBS” برای جوهر استفاده کردند. این ماده مخلوطی مقاوم از پلیمر و لاستیک نرم است که به دلیل انعطاف و دوام آن، به عنوان مثال، روی فرمان یا حتی حلقه‌هایی که کودکان پیش از دندان درآوردن گاز می‌گیرند، استفاده می‌شود. این ماده احتمالا برای پوست مضر نیست و می‌توان آن را برای مواردی هم‌چون شارژ ساعت هوشمند با انرژی بدن به کار گرفت.
در مرحله بعد، این الکترود به یک پارچه نانوالیافی از دو جزء اصلی متصل شد. پلیمر دیگر، که PVDF-HPF نام دارد، انرژی مکانیکی را در هنگام فشار، خم شدن یا حتی کشش به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این ماده در اصطلاح پروسکایت (Perovskite) نامیده می‌شود. از آن به عنوان ماده معجزه آسای آینده انرژی‌های تجدیدپذیر و دستیابی به اهداف انرژی پاک بدون انتشار آلاینده یاد می‌شود.
کاربردهای پروسکات در پارچه ویژه تولید انرژی از حرکات بدن
محققان قبلاً سعی کرده‌اند از پروسکایت به دلیل توانایی بالای آن در افزایش توان الکتریکی استفاده کنند. با این حال، آنها با بی‌ثباتی این ماده مواجه شده‌اند. اما در هر حال، ترکیب این پارچه با PVDF-HPF به آن دوام، انعطاف پذیری و ثبات استثنایی می‌دهد. بنابراین از این ماده می‌توان در بسیاری از موارد، از جمله شارژ ساعت هوشمند و ردیاب تناسب اندام با استفاده از انرژی بدن استفاده نمود.
با استفاده از این دانش، دانشگاه فنی سنگاپور قبلاً، به عنوان مثال، نواری را تولید کرده است که میتواند با اتصال سقف یا دیوار، به طور بالقوه برق را از وزش باد یا حتی قطرات باران که بر روی آن می‌ریزد، تولید کند.
هفته گذشته، SZ Tech در مورد استفاده از پروسکایت در مورد پنل‌های خورشیدی جدید هنگ کنگ نوشت که میتواند سال آینده با نصف قیمت و ده برابر عملکرد بالاتر از سلول‌های سیلیکونی فعلی وارد بازار شود.
سپس مهندسان محلی با کمک همکاران امپریال کالج لندن به یک نتیجه اساسی دست یافتند. آنها پیشنهاد کردند که به لایه جذب پروسکایت نسبتاً ناپایدار نیز یک لایه فروسن (آلیاژی ترکیبی از آهن و کربن) اضافه شود که رسانایی و انسجام ماده را به شکل منحصر به فردی بهبود می‌بخشد.
شارژ ساعت هوشمند و ردیاب تناسب اندام با انرژی بدن
اما یکی از اصلی‌ترین کاربردهای این ماده، شارژ اسمارت واچ و ردیاب تناسب اندام از طریق انرژی بدن شماست. نکته بسیار جالب این است که شما می‌توانید بدوید، شنا کنید، فوتبال بازی کنید و فعالیت ورزشی داشته باشید. در این حین، ردیاب تناسب اندام شما ضربان قلب، گردش خون و میزان انرژی شما را پایش کند، و البته انرژی خود را از همین بدن شما بگیرد.
در این مقاله خبری به یکی از شگفت‌آورترین اخبار تکنولوژی مرتبط با ساعت هوشمند پرداختیم. یعنی ساخت پارچه‌ای که انرژی مورد نیاز شارژ پوشیدنی‌های هوشمند را از بدن تأمین می‌کند.
منبع: connexionblog.com
